LIETUVOS EMS KIO UNIVERSITETAS FUNDAMENTINI MOKSL STUDIJ INSTITUTAS Chemijos katedra

Sudarytojas: Valdas Paulauskas

BENDROJI CHEMIJALaboratorini darb apraas

Akademija

2

2010 UDK

Sudarytojas: Valdas Paulauskas

BENDROJI CHEMIJA Laboratorini darb apraas

Recenzavo: doc. dr. K. Kazancev, LU AI Aplinkos technologijos chemini ir biochemini tyrim laboratorija doc.dr. V. Marozas, LU MEF Ekologijos katedra doc. dr. V. Jankauskas, LU IF Mechanikos katedra

Aprobuota: Chemijos katedros posdyje 2010 05 27, protokolo Nr. 5(389) FMSI Metodins komisijos posdyje 2010 06 29, protokolo Nr.11 . . Ininerijos fakulteto Metodins komisijos posdyje 2010 06 30, protokolo Nr.54

Kalb redagavo Maketavo Virelio dailininkas

Valdas Paulauskas, 2010 Lietuvos ems kio universitetas, 2010

ISBN

3

TURINYS VADAS....................................................................................................................................................................................4 Chemijos svokos ir dsniai...................................................................................................................................................5 Saugus darbas chemijos laboratorijoje..................................................................................................................................6 Pagrindiniai cheminiai indai...................................................................................................................................................71. Laboratorinis darbas NETIRPAUS JUNGINIO GAVIMAS..................................................................................9 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Laboratorinis darbas TIRPAL KONCENTRACIJA...........................................................................................11 Laboratorinis darbas CHEMIN KINETIKA IR PUSIAUSVYRA.....................................................................15 Laboratorinis darbas DRUSK HIDROLIZ.......................................................................................................19 Laboratorinis darbas DISPERSINS SISTEMOS................................................................................................22 Laboratorinis darbas OKSIDACIJOS-REDUKCIJOS REAKCIJOS....................................................................25 Laboratorinis darbas ELEKTROLIZ: GALVANINS DANGOS GAVIMAS..................................................30 Laboratorinis darbasMETAL

KOROZIJA.........................................................................................................33

Laboratorinis darbas KOKYBIN ANALIZ: KATIJON-ANIJON MIINIO KOKYBIN ANALIZ.....37

10. Laboratorinis darbas KIEKYBN ANALIZ: BENDROJO VANDENS KIETUMO NUSTATYMAS.............40 11. Laboratorinis darbas VANDENS ANALIZ: JONOMETRIN ANALIZ, pH-NUSTATYMAS.....................42 12. Laboratorinis darbas RIAMJ STATYBINI MEDIAG ANALIZ.........................................................44 13. Laboratorinis darbas ALKOHOLI, FENOLI, ALDEHID, KETON, KARBOKSIRGI SAVYBS47 14. Laboratorinis darbas ANGLIAVANDENI SAVYBS.......................................................................................51 15. Laboratorinis darbas AMINO RGI IR BALTYM SAVYBS..................................................................55 16. Laboratorinis darbas POLIMER SINTEZ IR IDENTIFIKAVIMAS................................................................58

4

VADAS Gamtoje nuolat nevienodu greiiu vyksta daugyb vairi chemini reakcij: fotosintez, atmosferos azoto sujungimas, organini mediag irimas, dirvodaros procesai, gyv organizm lstelse vykstantys biocheminiai procesai, metal korozija ir kt. Didel reikm gamtoje turi vanduo pats geriausias tirpiklis, jis dalyvauja vairi mediag hidrolizs reakcijose: hidrolizuojasi vandenyje itirpusios druskos, gyvuosiuose organizmuose mediag apykaitos metu hidrolizuojasi riebalai, baltymai, angliavandeniai. Tai tik keletas aplink mus vykstani chemini proces pavyzdi. Chemijos pramon iuo metu pateikia labai daug vairi chemini mediag, kurios vis plaiau naudojamos ems kyje, statybose, transporte, maisto pramonje, buityje. Jos sveikauja tarpusavyje ir su gamtoje esaniomis mediagomis. Reikia nepamirti, kad gausus chemini mediag naudojimas bet kurioje srityje gali pakenkti mogui ir visam gyvajam pasauliui, sutrikdyti tkstantmeiais gamtoje nusistovjusi pusiausvyr. ems ir mik kio specialistams, energijos ininerijos, mechanikos ininerijos ar bendrosios ininerijos studij program absolventams, hidrologams bei ekologams labai svarbu painti aplink, inoti pagrindinius chemini proces vyksmo dsningumus. Itin svarbs ems kio produkcijos, maisto produkt, aplinkos kokybs tyrimai, kur taikomi nauji moderns, tiksls instrumentiniai analizs metodai. is laboratorini darb apraas skirtas chemijos dalyko praktiniams gdiams gyti, taip tvirtinant bei pagilinant teorines inias. Kiekvieno laboratorinio darbo aprayme pateikta trumpi teoriniai pagrindai, svarbiausios svokos, paaikinamas darbo tikslas, esm bei eiga. Atlik laboratorin darb, studentai aprao darbo rezultatus, atlieka reikiamus skaiiavimus, parao reikalingas reakcijos lygtis bei padaro ivadas. Prie kiekvieno laboratorinio darbo apraymo pateikiami reikalavimai, k studentas turi inoti to darbo gynimui, nurodoma literatra, kuri pads studentui geriau sisavinti nagrinjam tem. Leidinys skirtas Agronomijos, Mik kio, Vandens kio ir emtvarkos bei ems kio ininerijos fakultet pirmj kurs studentams. Laboratorini darb apra Bendroji chemija pareng: B. Bartaeviien (Svarbesns chemijos svokos ir dsniai, Tirpal koncentracija, Chemin kinetika ir pusiausvyra), E. Zaleckas (Netirpaus junginio gavimas, Kokybin analiz: katijon-anijon miinio kokybin analiz), E. Sendikien (Oksidacijos-redukcijos reakcijos, Polimer sintez ir identifikavimas), J. Vedegyt (Alkoholi, fenoli, aldehid ir karboksirgi savybs, Angliavandeni savybs, Aminorgi ir baltym savybs), V. Grauleviien (Dispersins sistemos, metal korozija, vandens analiz: jonometrin analiz, pH-nustatymas), V. Makareviien (Kiekybin analiz: bendrojo vandens kietumo nustatymas, Riamj statybini mediag analiz), V. Paulauskas (vadas, Saugus darbas chemijos laboratorijoje, Drusk hidroliz, Elektroliz: galvanins dangos gavimas).

5

CHEMIJOS SVOKOS IR DSNIAI Cheminis elementas atom ris, turinti tam tikr chemini savybi visum. Atomas maiausia elemento dalel, turinti visas elemento savybes. Molekul maiausia mediagos dalel, turinti visas tos mediagos chemines savybes. Molis mediagos kiekis, kuriame yra 6,02 1023 struktrini daleli. Molin mas mediagos molio mas (g/mol). Jonai elektrintos dalels, kuriomis virsta atomai prisijung ar atidav elektronus. Jonai gali bti teigiami ir neigiami. Ekvivalentas mediagos mass kiekis, kuris prisijungia arba pakeiia 1,008 mass dalis vandenilio arba 8 mass dalis deguonies. Mass tverms dsnis. Mediag mas prie reakcij yra lygi mediag masei po reakcijos. Junginio sudties pastovumo dsnis. Kiekvieno cheminio junginio sudtis yra pastovi ir nepriklauso nuo junginio gavimo bdo. Kartotini santyki dsnis. Jei du elementai sudaro vienas su kitu kelis cheminius junginius, tai vieno i element mass kiekiai, tenkantys iuose junginiuose tam paiam kito elemento kiekiui, sutinka kaip paprasti sveikieji skaiiai. Ekvivalent dsnis. Mediagos jungiasi vienos su kitomis masi kiekiais, proporcingais j ekvivalentams:

m1 E = 1 . m2 E 2Avogadro dsnis. Vienoduose bet kuri duj triuose vienodomis slygomis yra vienodas skaiius molekuli. Bet kurios mediagos viename molyje yra 6,023 1023 molekuli. Avogadro dsnio ivada. Vienas duj molis normaliomis slygomis, t.y. esant 273 K temperatrai ir 101325 Pa slgiui, uima 22,4 litr tr.

6

SAUGUS DARBAS CHEMIJOS LABORATORIJOJE

Bendrosios taisykls1. Darbas pradedamas tik dstytojui leidus. 2. Dirbant reikia laikytis varos, tylos ir tvarkos. 3. Taupyti reagentus btina darbo slyga. Bandymai atliekami tiksliai pagal apraym, kad, negavus reikiamo rezultato, nereikt j pakartoti. Taupyti dujas, elektr, nedauyti mgintuvli ir kit ind. 4. Atlikus bandymus, mgintuvlius reikia parodyti dstytojui ir mokti paaikinti vykusi reakcij esm. Darbas laikomas atliktu, jei yra dstytojo paraas studento ssiuvinyje.

Saugaus darbo taisykls chemijos laboratorijoje1. Praddami dirbti, studentai privalo patikrinti, ar nesudu stikliniai indai, kurie bus naudojami. 2. Prie jungiant dujas, reikia patikrinti, ar ijungti visi duj degikliai. 3. Prie udegant dujinius degiklius ar spiritines lemputes, patikrinti, ar nra alia ind su degiais skysiais. 4. Patikrinti, ar nesudu gyvsidabrio termometrai. 5. Su lakiomis nuodingomis mediagomis (benzenu, toluenu, metanoliu, formalinu, amoniaku), koncentruotomis rgtimis ar armais reikia dirbti traukos spintoje. 6. Koncentruotas rgtis arba armus reikia atsargiai pilti indus, kad nepatekt ant rank arba rb. 7. Koncentruot rgi, arm ir nuoding mediag negalima traukti burna pipet, tam reikia naudoti gumin kriau arba j tr matuoti cilindru. 8. Atsargiai elgtis su stikliniais indais, kad ddami nesueist. 9. ildyti galima tik indus, pagamintus i ildymui atsparaus stiklo (pireks, TC, simaks). Draudiama ildyti trkusiuose induose. 10. ildant skysius, mgintuvlius reikia laikyti 20 kampu ir judinti, kad tolygiai ilt visas skystis. Mgintuvlio ang reikia nukreipti nuo savs ir nuo greta dirbanij. Negalima irti kaitinamo mgintuvlio turin i viraus. 11. Norint sumaiyti skysius mgintuvlyje, reikia j atsargiai papurtyti, nevartyti uspaudus pirtu. 12. ildant koncentruotas rgtis, armus arba dirbant su metaliniu natriu, reikia usidti apsauginius akinius. 13. Dujines mediagas reikia uostyti atsargiai, rankos mostu nukreipiant save. 14. Su lengvai usideganiomis mediagomis reikia dirbti traukos spintoje, ugesinus duj degiklius ir spiritines lemputes. 15. Atsargiai dirbti su gyvsidabriu upildytais termometrais, kad jie nesudut ir gyvsidabris nepatekt aplink. 16. Negalima rankomis imti fenolio, nes jis nuodingas ir nudegina od. Reikia imti aukteliu. 17. Gamtinmis dujomis reikia naudotis atsargiai, nepalikti atsukt duj iaup, nes dujos su oru sudaro sprog miin. Pajutus duj kvap, reikia tuojau praneti dstytojui arba laborantui. 18. Draudiama palikti be prieiros veikianius elektros prietaisus ir duj degiklius. 19. Draudiama pilti kriaukl cheminius reagentus. J atliekas reikia pilti specialius tam skirtus indus. 20. Baigus darb, reikia iplauti mgintuvlius ir kitus darbo metu naudotus indus, sutvarkyti darbo viet. Ijungti duj degiklius ir elektros prietaisus, usukti vandens iaupus.

Student veiksmai ypatingais atvejais, pirmoji medicinin pagalba1. vykus nelaimingam atsitikimui, praneti dstytojui. 2. Pastebjus gaisr, praneti dstytojui ir gesinti gaisr turimomis priemonmis. 3. Ind su usiliepsnojusiais skysiais reikia udengti stiklu, porcelianiniu, metaliniu daiktu arba drgnu rankluosiu. Isiliejus deganiam skysiui i indo, liepsn gesinti smliu.

7

Laboratorijoje kilus gaisrui, reikia greitai ijungti dujas ir elektros prietaisus. Gaisr gesinti specialiu gesintuvu. 5. Gelbstint elektros srove veikiam mog, reikia ijungti elektros srov ir atitraukti mog nuo srovs altinio. Jeigu reikia, atlikti dirbtin kvpavim, ikviesti gydytoj. 6. Patekus ant odos koncentruot rgi ar arm, od reikia gerai nuplauti tekaniu vandeniu (15 min). Rgtis neutralizuoti 2% sodos (natrio vandenilio karbonato) kompresu, o armus 2% acto arba citrin rgties tirpalu. 7. Truput apsideginus od, nudegusi viet plauti altu vandeniu, udti steril tvarst. Esant stipresniam nudegimui, kreiptis gydytoj.4.

PAGRINDINIAI CHEMINIAI INDAIStikliniai indai chemijos laboratorijoje naudojami cheminiams reagentams laikyti, ildyti, virinti, distiliuoti, diovinti, sverti, dujoms rinkti, skysi triams matuoti ir kt. Cheminiams bandymams atlikti daniausiai naudojami stikliniai indai: mgintuvliai nedideliems tirpal triams maiyti; chemins stiklins tirpalams gaminti, nusodinti; apvaliadugns kolbos skysiams ir kitoms mediagoms kaitinti; plokiadugns kolbos tirpalams ildyti; kgins kolbos tirpalams titruoti; piltuvliai skysiams perpilti ir filtruoti; matavimo indai skysi triams matuoti. Apytikriam triui matuoti naudojamos chemins stiklins, matavimo cilindrai; tiksliam triui matuoti matavimo kolbos su tam tikro trio yme, pipets su trio yme arba padalomis, biurets. Prie naudojant matavimo indus, btina sidmti padal vert ir indo tr. Matavimo ind negalimo ildyti, pilti juos kartus tirpalus.

Chemin stiklinait

Plokiadugn kolba

Apvaliadugn kolba

Kgin kolba

Grstuvl su grstuku

Porcelianin garinimo lktel

Eksikatorius

8

Matavimo pipet

Termometras

Cilindras

Matavimo pipet

Mgintuvlis

Matavimo cilindras

9

Laboratorinis darbas Nr. 1NETIRPAUS JUNGINIO GAVIMAS Cheminse lygtyse, kaip ir cheminse formulse, yra uifruota kokybin ir kiekybin informacija. Reakcij lygtyse nurodomi reagentai (reaguojanios mediagos), produktai (susidaranios mediagos) ir vis mediag moliniai santykiai. Sprendiant udavinius, koeficientai rodo reaguojani ir susidarani jungini molinius santykius. juos btina atsivelgti sprendiant udavinius. Atliekant skaiiavimus pagal reakcijos lygt, gali tekti naudotis vis skyrelyje Tirpalai nagrint udavini fragmentais. Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. psl. 9-12. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 105-110. Atsiskaitymui: mokti sprsti udavinius pagal reakcijos lygt. Darbo tikslas: apskaiiuoti mediag kiekius pagal reakcij lygtis. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai apskaiiuoti mediag kiekius pagal reakcij lygtis. Bus pagilintos inios apie reakcijose dalyvaujani mediag kieki skaiiavimus, imoks apskaiiuoti reikiamus mediag kiekius, kad pilnai nusodinti drusk tirpaluose esanius metal jonus. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi daugelio kit dalyk (ekologijos, dirvotyros, aplikotyros srities dalyk) tolimesnse studijose bei profesinje veikloje. Bandymas: Apskaiiuokite, kiek ml 4% NaOH tirpalo, kurio tankis = 1,046 g/cm3, reiks paimti, norint nusodinti visus druskoje esanius metalo jonus. Duota druska:.............................. Reakcijos lygtis: druskos mas (g): ..............................

.......................+.......................-----......................+.............................................................. Natrio armas + duota druska ----- produktas 1 + produktas 2 Bandymui paruot drusk itirpinkite stiklinaitje, pyl 30 ml distiliuoto vandens. Pipete pamatuokite apskaiiuot 4% NaOH tirpalo tr ir supilkite stiklinaitje esant druskos tirpal. Tirpalus gerai sumaiykite ir gautas nuosdas filtruokite kolbut. filtrat lainkite kelet la natrio armo tirpalo ir patikrinkite, ar visi metalo jonai nusodinti (filtratas turi nesusidrumsti). ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... Skaiiavimai: Apskaiiuojame molio mases reaguojani mediag: MNaOH=.................................................g/mol Mduota druska=.................................................g/mol Apskaiiuojame kiek gam gryno NaOH tirpalo reiks, kad pilnai sureaguot su duotja druska:

10

druskos mase, g .......... x g, NaOH druskos molin mas, g/mol ............. ............. NaOH molio arba moli mas, g/mol x=. g NaOH Apskaiiuojame kiek reiks gam 4% NaOH tirpalo: 4 g, NaOH 100 g tirpalo ......... g, NaOH x x=. g, 4% NaOH tirpalo Apskaiiuojame reikaling 4% NaOH tirpalo tr:V = m

= .......

Ivados: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

11

Laboratorinis darbas Nr. 2TIRPAL KONCENTRACIJA Tirpalas yra homogenin sistema, sudaryta i dviej ar daugiau komponent. Tirpal sudaro tirpiklis ir itirpusi mediaga (tirpinys). Viena svarbiausi tirpalo charakteristik yra jo koncentracija. Tirpalo koncentracija rodo itirpusios mediagos mas ar kiek, esant tam tikrame tirpalo ar tirpiklio tryje ar masje. Svarbiausi tirpal koncentracijos reikimo bdai yra ie: Mass dalis (procentais). Ji rodo itirpusios mediagos gram (arba kit mass vienet) skaii 100 gram (arba kit mass vienet) tirpalo: w (%) (mass dalis procentais)m1 ( tirpinio mas) 100 % . m ( tirpalo mas)

Labai danai mass dalis procentais, kalbant apie tirpalus, vadinama tiesiog tirpalo procentine koncentracija ir ymima c%, t.y. w(%) = c%. Pavyzdiui, jei kalbame apie 20% NaCl tirpal, tai reikia, kad 100 g tokio tirpalo yra 20 g NaCl ir 80 g H2O. Skaiiuojant procentin koncentracij, kartais reikia tirpalo mas perskaiiuoti tr ir atvirkiai. Tam naudojamas tirpalo tankis (g/m3, g/cm3, g/ml).m = V , g.

Skaiiuojant c%, kai turime tirpalo tr ir tank , galime naudotis ir tokia iraika:

c% =

m1 ( tirpinio mas ) 100 , %. V ( tirpalo turis ) ( tirpalo tan kis )

Molin koncentracija. Ji rodo, kiek moli tirpinio yra itirp viename litre tirpalo:n ( tirpinio moli skaicius V( tirpalo turis litrais )

cM =

)

, mol/l.

Sakykime, kad 0,45 mol karbamido (27 g) itirpinome vandenyje ir gavome 1,00 litro tirpalo. io tirpalo molin koncentracija bus: c M = 1,00 l = 0,45 mol/l, arba 0,45 M. Vietoj matavimo vieneto mol/l danai raoma viena raid M. Uuot sak tirpalas, kuriame karbamido koncentracija yra 0,45 moliai litre, daniau sakome 0,45 moliarinis (arba molinis) karbamido tirpalas. Tirpalai, kuri viename litre yra 0,1; 0,01 moli mediagos, atitinkamai vadinami decimoliniu ir centimoliniu.0,45 mol

cM =

m1 ( tirpinio mas gramais ) , mol/l. M ( tirpinio molio mas gramais ) V( tirpalo turis litrais )

Danai i koncentruot tirpal tenka gaminti maesns koncentracijos tirpalus. Tokiais atvejais labai patogu naudotis skiedimo taisykle:

c1 V1 = c 2 V2 ,ia c1 ir V1 koncentruoto tirpalo molin koncentracija ir tris;

12

c2 ir V2 praskiesto tirpalo molin koncentracija ir tris. Jei tirpal koncentracijos ireiktos mass dalies procentais (c%), tada skaiiavimams naudojama tokia formul: c1 V1 1 = c 2 V2 2 , ia c1, V1, 1 koncentruoto tirpalo koncentracija, tris ir tankis; c2, V2, 2 - praskiesto tirpalo koncentracija, tris ir tankis. Literatra: Bendroji chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. (Bartaeviien B., Brazauskien D., ir kt.) Akademija, 2008.- p. 5-8. Chemijos udavinynas. (Bartaeviien B., Brazauskien D., ir kt.) - Akademija, 2003. - p. 23-27. Tirpal koncentracijos ir savybs. (Kreivnien N., arnauskas A.) K. Technologija, 1995. p. 3-20. Bendroji chemija. (Petroeviit O.) Technologija, 2000. p.37-40. Atsiskaitymui: mokti apskaiiuoti mediag poreikius tam tikros koncentracijos tirpalams pagaminti; kiek koncentruoto tirpalo ir vandens reiks, norint tirpalus praskiesti; kiek tam tikros koncentracijos tirpalo galima pagaminti i grynosios mediagos; kaip molins koncentracijos tirpal galima persiskaiiuoti procentins koncentracijos tirpal ir atvirkiai. Darbo tikslas: imokti: a) apskaiiuoti reikaling tirpinio ir tirpiklio kiek, reikaling tam tikros koncentracijos tirpalui pagaminti; b) pagaminti tirpal; c) tirpal skiesti; d) nustatyti tirpalo koncentracij pagal tirpalo tank. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai sprsti udavinius su mass dalies skaiiavimais gaminti vairi koncentracij tirpalus. i ini studentui reiks daugelio dalyk (dirvotyros, augal fiziologijos, agrochemijos, augal apsaugos) studijoms taip pat darbe ir buityje. Bandymai:

1. Procentins koncentracijos tirpalo ruoimas i sausos mediagosI dstytojo gav uduot, apskaiiuokite, kiek gram tirpinio ir kiek ml vandens reikia paimti nurodytos koncentracijos tirpalui paruoti. Apskaiiuot tirpinio mas pasverkite svrimo indelyje ir supilkite stiklin ar kgin kolbut, j pilkite matavimo indu pamatuot reikiam distiliuoto vandens tr. Tirpal maiykite, kol tirpinys itirps. Jei tirpal ruoiate tam tikro trio tirpal ruoimo kolbutje, vandens matuoti nereikia, utenka, pripylus iki puss kolbos vandens ir itirpinus tirpin, distiliuoto vandens pripilti iki yms ir sumaiyti. Apskaiiuokite gauto tirpalo molin koncentracij cM. Duotos druskos pavadinimas ir formul..................................................................................................................... Reikia paruoti ...................ml.........................% koncentracijos tirpal. Skaiiavimai:............................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

13

..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... Atsakymas: Norint paruoti ..............ml...................% koncentracijos tirpal, reiks atsverti ......................g druskos ir atmatuoti...................ml vandens. io tirpalo cM .............................................

2. Tirpal ruoimas i koncentruot tirpalI dstytojo gav uduot, apskaiiuokite reikiam koncentruoto tirpalo tr nurodytos koncentracijos tirpalo paruoimui. Pipete pamatuokite apskaiiuot koncentruoto tirpalo tr ir supilkite reikiamo trio matavimo kolbut. Po to praskieskite distiliuotu vandeniu iki yms. Kolbut ukimkite ir turin sumaiykite. Duotos mediagos pavadinimas, formul ir koncentracija......................................................................... Reikia paruoti ...................ml........................koncentracijos tirpal. Skaiiavimai: .............................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ....................... Atsakymas: Norint paruoti..............ml...................koncentracijos tirpal, reiks atmatuoti ................ ml ................ koncentracijos tirpalo ir praskiesti distiliuotu vandeniu iki yms.

3. Koncentracijos nustatymas pagal tirpal tankDstytojo duot drusk suberkite matavimo kolbut ir itirpinkite madaug iki puss pripyl distiliuoto vandens. Mediagai itirpus, tirpal praskieskite iki yms, sandariai ukim kolbut, turin gerai sumaiykite. 50 ml trio matavimo cilindr pripilkite paruoto tirpalo ir areometru imatuokite jo tank. I lentels pagal tank suraskite io tirpalo koncentracij. Apskaiiuokite duotos druskos mas. Apskaiiuokite paruoto tirpalo CM. Duotos mediagos pavadinimas ir formul................................................................................................. Reikia paruoti ...................ml tirpalo. Skaiiavimai: Paruoto tirpalo tirpal .....................................................................................................................................................................m.......... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... tankis................g/ml. Toks tankis atitinka.....................koncentracijos

14

Atsakymas: tirpal.

Paruoto

tirpalo

tankis

.............g/ml.

Toks

tankis

atitinka..................koncentracijos

.............ml................koncentracijos tirpalo paruoimui buvo sunaudota.......................g druskos.

io tirpalo cM .......................

Dstytojo paraas:

Data:

15

Laboratorinis darbas Nr. 3CHEMIN KINETIKA IR PUSIAUSVYRA Chemins reakcijos greitis priklauso nuo reaguojani mediag prigimties, j koncentracijos, temperatros, katalizatori ir kit veiksni. Chemins reakcijos greitis gali bti ireiktas sureagavusio mediagos kiekio ir reakcijos trukms santykiu. Pavyzdiui, per laiko tarp sureagavo X mol mediagos. Vidutinis reakcijos greitis vvid. = . Norint suinoti tikr (faktik) reakcijos greit, koncentracij ir laiko skirtumai imami kiek galima d . maesni. Tokiu atveju diferencijuojama pagal laik ( ). Taigi, tikrasis reakcijos greitis iuo atveju vtikr.= d Reakcijos greiio ir koncentracijos priklausomyb apibdinama veikiani masi dsniu: Chemins reakcijos greitis yra tiesiog proporcingas reaguojani mediag molini koncentracij sandaugai. Pavyzdiui, reakcijos mA + nB pC + qD greitis v lygus:v =k cm cn , A B

ia

v reakcijos greitis; cA,B reaguojani mediag molins koncentracijos; k tai reakcijai pastovus dydis, vadinamas reakcijos greiio konstanta. Reakcijos greiio priklausomyb nuo temperatros nusakoma vant Hofo taisykle: Paklus temperatr 10, reakcijos greitis padidja du-keturis kartus. i priklausomyb apraoma tokia lygtimi:v T2 v T1 =T2 T1 10

,

ia

v T1 - reakcijos greitis esant T1 temperatrai; v T2 - reakcijos greitis esant T2 temperatrai;

- reakcijos greiio temperatrinis koeficientas. Grtamos reakcijos ir chemin pusiausvyra. Grtamos reakcijos yra tokios, kai reakcijos produktai reaguoja tarpusavyje ir susidaro pradins mediagos. Kai tiesiogins ir atgalins reakcijos greiiai susilygina, kalbame apie chemin pusiausvyr. Bet kurios grtamosios reakcijos aA + bB pC + qD Chemins pusiausvyros konstanta apskaiiuojama pagal formul:p q k1 c C c D = = Kc , k 2 ca c b B A

ia

Kc chemins pusiausvyros konstanta; cA, cB, cC, cD pusiausvirosios mediag koncentracijos.

16

Pusiausvyros konstanta K priklauso nuo reaguojani mediag prigimties ir nuo temperatros, bet nepriklauso nuo mediag koncentracijos. vairi veiksni tak pusiausvirajai bsenai nusako prancz mokslininko A. Le atelje principas: Jeigu pusiausvirj sistem veikia ioriniai veiksniai, t.y. bus keiiama temperatra, slgis arba mediag koncentracija, tai pusiausvyra pasislinks tokia kryptimi, kad iorini veiksni poveikis sumat. Koncentracijos pokyio taka: padidinus reaguojani mediag koncentracij arba sumainus susidarani mediag koncentracij, pusiausvyra pasislenka dein. Ir atvirkiai sumainus reaguojani mediag koncentracij arba padidinus susidarani mediag koncentracij, pusiausvyra pasislenka kair. Slgio pokyio taka: didinant slg, pusiausvyra pasislenka ta kryptimi, kur susidaro maesnis dujini mediag moli skaiius. Temperatros pokyio taka: didinant temperatr, pusiausvyra pasislenka ilumos sunaudojimo, t.y. endotermins reakcijos kryptimi, o mainant temperatr ilumos iskyrimo, t.y. egzotermins reakcijos kryptimi. Literatra: Bendroji chemija. (Petroeviit O.) Technologija, 2000. p. 23-33. Bendroji chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. (Bartaeviien B., Brazauskien D., ir kt.) Akademija, 2008.- p. 16-19. Chemijos udavinynas. (Bartaeviien B., Brazauskien D., ir kt.) - Akademija, 2003. - p. 15-22. Bendroji chemija. (Buineviien G., Ivakeviien L., ir kt.) Vilnius, 1991. p.75-88. Atsiskaitymui: inoti nuo koki faktori ir kaip priklauso reakcijos greitis. Mokti nusakyti ias priklausomybes nusakanius dsnius ir matematines iraikas. Paaikinti kas yra grtamos reakcijos, kaip apskaiiuojama i reakcij pusiausvyros konstanta, k ji rodo ir nuo ko priklauso. Mokti pritaikyti A. Le atelje princip vairi veiksni takai pusiausvyrajai bsenai: Darbo tikslas: itirti: a) reakcijos greiio priklausomyb nuo reaguojani mediag koncentracijos; b) pusiausvyros poslinkio priklausomyb nuo mediag koncentracijos. Atlikus darb, bus gyti gebjimai vertinti vairi reakcij greiio kriterijus ir grtam reakcij chemins pusiausvyros slygas. i ini studentui reiks daugelio dalyk studijoms, darbe ir buityje, nes skirting mediag chemini reakcij greitis labai skirtingas. gytas inias studentas gals pritaikyti praktijoje ir kasdieninje veikloje, saugant gamt ir siekiant racionalaus gamtos ir mogaus technologini veiksm derinio. Bandymai:

1.

Reakcijos greiio priklausomyb nuo koncentracijosi priklausomyb galima susekti i natrio tiosulfato reakcijos su sieros rgtimi, kurios metu isiskiria vandenyje netirpi siera: Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2S2O3 H2S2O3 = H2SO3 + S. Pam 2 chemines stiklinaites, kiekvien i j atskirai pamatuokite lentelje pirmam bandymui nurodytus Na2S2O3, H2SO4 tirpal bei vandens trius. Vien i stiklinaii pastatykite ant popieriaus su nubrtu tinkleliu, j staiga supilkite antrojoje stiklinaitje esant tirpal ir sekundometru paymkite reakcijos pradi. Tirpal miin stiklinaitje ltai maiykite ir i viraus stebkite tinklel. Kai nebesimatys tinklelio linij, sekundometru paymkite reakcijos pabaig, t.y. laik ( , s). Po to stiklines iplaukite ir atlikite lentelje nurodytus 2 ir 3 bandymus. Tirpal temperatra visuose bandymuose turi bti pastovi. Gautus duomenis suraykite lentel.

17

Bandymo Nr. 1 2 3

I stiklin 0,25 M Na2S2O3 H2O, ml tirpalo, ml 10 20 20 10 30 -

II stiklin 0,25 M H2SO4 tirpalo, ml 10 10 10

Santykin Na2S2O3 tirpalo koncentracija 1 2 3

Laikas ( ), sekundmis

Pagal gautus duomenis nubraiykite grafik, ireikiant reakcijos greiio priklausomyb nuo koncentracijos: abscisi ayje atidkite santykines Na2S2O3 tirpalo koncentracijas, o ordinai ayje reakcijos laik sekundmis. Paraykite reakcijos greiio lygt pagal veikianij masi dsn ir ivad, kaip priklauso reakcijos greitis nuo reaguojani mediag koncentracijos. , sek

1

2 Santykin koncentracija

3

V

Ivados: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................

18

2.

Chemins pusiausvyros poslinkis chemin stiklin pilkite 5 ml 0,01 M FeCl 3, po to 5 ml 0,01 M NH 4SCN tirpal. Gaunasi raudonos spalvos tirpalas, bdingas susidariusiam junginiui (NH4)3[Fe(SCN)6]. i reakcija yra grtama: FeCl3 + 6NH4SCN (NH4)3[Fe(SCN)6] + 3NH4Cl. Gaut raudon tirpal supilkite lygiomis dalimis keturis mgintuvlius. Pirmj mgintuvl palikite palyginimui, antrj pridkite kelis laus sotaus FeCl3 tirpalo; treij kelis laus sotaus NH4SCN tirpalo. Tirpalus mgintuvliuose sumaiykite. ketvirtj mgintuvl pridkite sausos NH4Cl druskos ir imaiykite stikline lazdele. Paraykite ios reakcijos chemins pusiausvyros konstant (Kc) ir, remdamiesi spalvos intensyvumo kitimu 2, 3 ir 4-tame mgintuvliuose, paaikinkite ios pusiausvyros poslinkius, kurie vyko keiiant sistemoje esani mediag koncentracijas (c). Kc --------------------------------------Ivados: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

19

Laboratorinis darbas Nr. 4DRUSK HIDROLIZ Hidroliz tai mediagos reakcija su vandeniu. Hidrolizs metu mediagos sudtins dalys jungiasi su vandens H+ ir OH- jonais. Hidrolizuotis gali druskos, baltymai, esteriai, riebalai. Jei mediagos reaguoja su kitais tirpikliais, tai is procesas vadinamas solvolize. Neorganinje chemijoje susiduriama su drusk hidrolize. Tai grtamas, prieingas neutralizacijai procesas: DRUSKA + H2O RGTIS + BAZ Drusk hidrolize vadinama drusk jon sveika su vandeniu, kurios metu susidaro silpnieji elektrolitai ir daniausiai pakinta tirpalo pH Druskos hidrolizs pobdis priklauso nuo jos sudt einanios rgties ir bazs stiprumo. Jeigu tirpale kaupiasi H+ jonai - tirpalo reakcija tampa rgtin pH7. Druskos, sudarytos i silpnosios bazs ir silpnosios rgties hidrolizuojasi, sudarydamos silpnj rgt ir silpnj baz. Toki drusk tirpal pH 7 (gali bti silpnai armin, silpnai rgtin arba neutrali). Tai priklauso nuo susidariusi produkt disociacijos konstant. Druskos, sudarytos i stipriosios rgties ir stipriosios bazs nesihidrolizuoja. J vandeniniai tirpalai rodo neutrali reakcij (pH=7). Hidrolizs procesas kiekybikai apibdinamas hidrolizs laipsniu, kuris nusakomas hidrolizavusi molekuli skaiiaus (n) ir itirpusi molekuli skaiiaus (N) santykiu: n h = N Drusk hidrolizs laipsnis priklauso nuo: drusk prigimties, tirpalo koncentracijos, temperatros. Skiediant tirpal ir didinant temperatr hidrolizs laipsnis didja. Drusk hidroliz vyksta dirvoemyje, gamtiniame vandenyje. Hidrolizs ir solvolizs procesai iuo metu taikomi perdirbant plastikines atliekas. Todl svarbu inoti ir vertinti hidrolizs pobd bei veiksnius, skatinanius ir stabdanius hidroliz. Hidrolizs reakcijos uraomos molekuline ir joninmis (visa ir sutrumpinta) lygtimis. Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. p. 20-27. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 105-110. Neorganini jungini reakcijos. (Bartaeviien B. ir kt.) - Akademija, 2010. p. 36-38. Atsiskaitymui: inoti drusk hidrolizs proceso teorinius pagrindus; mokti urayti drusk vandenini tirpal hidrolizs molekulines ir jonines lygtis (stadijomis) bei padaryti ivadas. Darbo tikslas: itirti vairi drusk (4 skirting tip) sveik su vandeniu (hidroliz), nustatant tirpalo reakcij. vertinti druskos tirpalo koncentracijos tak hidrolizs laipsniui. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai nustatyti vandenini drusk tirpal pH naudojantis vairiais cheminiais indikatoriais bei vertinti drusk hidrolizs pobd. Bus pagilintos inios apie vandeni tirpal rgtines ir bazines savybes, jas slygojanias neorganini jungini tirpimo metu vykstanias jonines hidrolizs reakcijas, vairius hidrolizs proces takojanius faktorius. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi daugelio kit dalyk (dirvotyros, mikrobiologijos, aplinkotyros srities dalyk) tolimesnse studijose bei profesinje veikloje.

20

1 Bandymas (eksperimentas):

Drusk hidrolizs pobdisAtlikite nurodyt drusk (Na2CO3, NaCl, SnCl2, CH3COONH4) hidrolizs reakcijas. berkite mgintuvl keliolika kristalli druskos ir pilkite 1-2 ml distiliuoto vandens. Indikatoriais fenolftaleinu ir metiloranu nustatykite tirpalo terp. Duomenis suraykite lentel: Indikatoriaus spalva Druskos formul ir pavadinimas fenolftaleino metilorano Tirpalo pH (pH >,100 nm); koloidines dispersines sistemas ( = 1100 nm); tikruosius tirpalus ( < 1 nm). Sistemos, kuri dispersin terp yra dujos, vadinamos aerozoliais, o kuri skysta liozoliais (jei terp vanduo hidrozoliais). Sistemos su kieta terpe vadinamos kietaisiais zoliais. Koloidins sistemos, kuriose dispersin faz nesveikauja su dispersine terpe, vadinamos liofobinmis, o kai sveikauja su ia terpe liofilinmis. Jei dispersin terp vanduo, atitinkamai turime hidrofobines ir hidrofilines koloidines sistemas. Koloidiniai tirpalai daniausiai gaunami dviem bdais: dispergavimo ir kondensacijos. Dispergavimas tai stambiadispersi daleli ar mediagos smulkinimas. Kondensacija tai stambinimo metodas, kai atomai, jonai ar molekuls jungiasi koloidinio dydio daleles. Literatra: Bendroji chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2008. p. 29-31. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 116-125. Heterogenins dispersins sistemos: koloid chemijos matmenys. Mokomoji knyga. (Aurien M.) Klaipda: Klaipdos universiteto leidykla, 2004. p. 4-19. Atsiskaitymui: inoti stambiadispersini ir koloidini sistem savybes, gavimo bdus. Moketi parayti miceli formules, paaikinti j sandar. Darbo tikslas: pagaminti stambiadispersines sistemas (suspensij ir emulsij), apibdinti jas. Pagaminti koloidin tirpal, itirti elektrolit tak jo koaguliacijai. Atlikus darb, bus pagilintos inios apie: stambiadispersini sistem (emulsij, suspensij) savybes; koloidini tirpal savybes, koloidini daleli struktr ir koloidini tirpal koaguliacijos ypatumus, veikiant vairiems elektrolitams. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi kit dalyk (dirvotyros, ekologijos) tolimesnse studijose ir praktinje veikloje. 1 bandymas (eksperimentas):

Suspensijos gavimas mgintuvl berkite nedaug kreidos milteli ir iki puss mgintuvlio trio pilkite distiliuoto vandens. Mgintuvl kelis kartus stipriai suplakite, kad milteliai tolygiai pasiskirstyt vandenyje ir pastatykite stov. Atlikdami kitus bandymus stebkite, kaip sluoksniuojasi suspensija. Paaikinkite, kas pagamintoje suspensijoje yra dispersin faz ir kas terp, kokiomis savybmis pasiymi i sistema? ..................... ..................... 2 bandymas (eksperimentas):

Emulsijos gavimas ir stabilizavimas du mgintuvlius pilkite po 8-10 la aliejaus ir iki puss j trio distiliuoto vandens. vien j lainkite vien la pavirinio aktyvumo mediagos (PAM) tirpalo. Abu mgintuvlius ukimkite ir purtykite iki emulsijos susidarymo. Pastatykite mgintuvlius stov ir stebkite, kuriame mgintuvlyje emulsija

24

sluoksniuojasi greiiau, nurodykite kas pagamintoje emulsijoje yra dispersin faz ir kas terp. Paaikinkite PAM reikm. ................................. 3 bandymas (eksperimentas):

Geleies hidroksido zolio gavimas kondensacijos bdu. Elektrolit takos koloidini tirpal koaguliacijai nustatymasa) geleies hidroksido zolio gavimas. Geleies hidroksido zolis gaunamas kondensacijos bdu, vykstant geleies trichlorido hidrolizei: FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3 HCl Stiklinaitje uvirinkite 50 ml distiliuoto vandens ir po truput j supilkite 2 ml 2% koncentracijos FeCl3 tirpalo. Pavirinkite 3 min, kol susidarys rausvai rudos spalvos geleies hidroksido zolis. Paraykite io zolio micels formul. Stabilizuojantis elektrolitas yra FeCl3. FeCl3 = Fe3+ + 3Cl{ } branduolys adsorbcinis sluoksnis difuzinis sluoksnis koloidin dalel b) koaguliavimas Atauinkite tekanio vandens srovje pirmame bandyme pagamint geleies hidroksido zol. keturis mgintuvlius pilkite po 5 ml io zolio. pirm mgintuvl lainkite 0,5 ml 0,1 M konc. Na3PO4 tirpalo, antr 0,5 ml 0,1 M Na2SO4 tirpalo, trei - 0,5 ml 0,1 M konc. NaCl tirpalo. Ketvirt mgintuvl palikite palyginimui. Mgintuvlius supurtykite, pastatykite stov ir usiraykite, kuriame mgintuvlyje vyko koaguliacija ir sedimentacija, kuriame tik koaguliacija, kuriame zolis dar nekoaguliavo. Kokie elektrolit jonai sukelia zolio koaguliacij? Koks ryys tarp j valentingumo ir koaguliacins galios? Suraykite bandyme vartotus jonus i eils pagal j poveik zolio koaguliacijai: ................. ..................... 4 bandymas (eksperimentas):

Geleies hidroksido zolio gavimas peptizuojant.pilkite mgintuvl apie 5 ml 4% konc. geleies trichlorido tirpalo ir apie 2 ml 2 M amonio hidroksido tirpalo. Tirpalus sumaiykite, vartydami mgintuvl. Susidariusias geleies hidroksido nuosdas nufiltruokite ir ant filtro tris kartus praplaukite nedideliu distiliuoto vandens kiekiu. Nuosdas nuo filtro stikline lazdele perkelkite var mgintuvl, iki puss jo trio pripilkite distiliuoto vandens. Vartydami mgintuvl, visk gerai sumaiykite. Pus miinio nupilkite kit mgintuvl. Vien mgintuvl palikite palyginimui, o antrj lainkite 2-3 laus sotaus FeCl3 tirpalo. Miin stipriai suplakite. Jei jis nepasidaro skaidrus, lainkite dar FeCl 3. Palyginkite abu mgintuvlius. Stebkite kaip antrajame mgintuvlyje susidaro skaidrus geleies hidroksido zolis. Paaikinkite FeCl3 reikm peptizacijai.

25

........... ......................................................................... ...................................................................................................................... Dstytojo paraas: Data:

26

Laboratorinis darbas Nr. 6OKSIDACIJOS - REDUKCIJOS REAKCIJOS Reakcijos, kuri metu valentiniai elektronai pereina i vien atom ar jon kitus, vadinamos oksidacijosredukcijos reakcijomis. iose reakcijose vienu metu vyksta du procesai: oksidacija ir redukcija. Vykstant oksidacijai atomai ar jonai netenka elektron, redukcijos procese prisijungia elektronus. Tokie atomai, molekuls arba jonai, kurie prisijungia elektronus, vadinami oksidatoriais, o kurie atiduoda, - reduktoriais. Oksidacijos-redukcijos metu kinta atom oksidacijos laipsnis. Oksidacijos laipsnis tai tariamas elemento atomo krvis junginyje, kuris apskaiiuojamas laikant, kad molekul sudaryta tik i jon. Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. p. 33-36. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 126-132. Atsiskaitymui: inoti oksidacijos-redukcijos proceso teorinius pagrindus; mokti urayti metal sveikos su rgtimis ir armais oksidacijos-redukcijos lygtis ir padaryti ivadas. Darbo tikslas: itirti metal sveik su vairi koncentracij rgtimis ir natrio armu (NaOH). vertinti KMnO4 oksidacin aktyvum skirtingo pH tirpaluose. Atlikus darb, studentai supras metal sveikos su rgtimis procesus, gis gebjim pritaikyti tai praktikoje. Kadangi didjant aplinkos tarai daniau ikrinta ir rgts krituliai, kurie takoja automobili korozij. 1 Bandymas (eksperimentas):

Metal sveika su rgtimisAtlikite metal sveikos su rgtimis reakcijas pagal emiau pateikt lentel. Rgtis Metalas Fe Cu Zn HCl H2SO4 praskiesta koncentruota labai praskiesta HNO3 praskiesta koncentruota

Rgi imkite po 2 ml. Jei metalai netirpsta, paildykite. Naudodamiesi pateikta lentele, paraykite oksidacijos-redukcijos reakcij lygtis, ilyginti koeficientus. Fe + HCl

Fe +

H2SO4 (prask.)

Fe +

H2SO4 (konc.)

27

Fe +

HNO3(l.prask.)

Fe +

HNO3(prask.)

Fe +

HNO3(konc.)

Cu +

HCl

Cu +

H2SO4(prask.)

Cu +

H2SO4(konc.)

Cu +

HNO3(l.prask.)

Cu +

HNO3(prask.)

Cu +

HNO3(konc.)

28

Zn +

HCl

Zn +

H2SO4(prask.)

Zn +

H2SO4(konc.)

Zn +

HNO3(l.prask.)

Zn +

HNO3(prask.)

Zn +

HNO3(konc.)

Padarykite ivadas: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... 2 Bandymas (eksperimentas):

Metal sveika su armaislainkite 2 mgintuvlius po 1-2 ml konc. NaOH tirpalo ir juose atskirai itirpinkite aliumin ir cink. Jei reakcija nevyksta, paildykite. Paraykite. oksidacijos-redukcijos reakcij lygtis, ilyginti koeficientus.

29

Al +

H2O + NaOH

Zn +

H2O + NaOH

Padarykite ivadas: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... 3 Bandymas (eksperimentas):

Oksidacijos-redukcijos reakcijos skirtingo pH tirpaluosea) 2 ml 4% Na2SO3 tirpalo pilkite 2 ml praskiestos H2SO4 ir 1 ml 0,05M KMnO4 tirpalo. Stebkite spalvos pasikeitim. Paraykite oksidacijos-redukcijos reakcij lygtis, ilyginti koeficientus, kai pH7. KMnO4 + Na2SO3 + KOH K2MnO4 +

c) 2 ml 0,05M KMnO4 tirpalo lainkite Na2SO3 tirpalo, kol susidarys rusvos nuosdos. Paraykite oksidacijos-redukcijos reakcij lygtis, ilyginti koeficientus, kai pH=7. KMnO4 + Na2SO3 + H2O MnO2 + KOH +

Visus tris bandymus apibendrinkite, paaikindami, kaip kinta KMnO4 oksidacinis aktyvumas priklausomai nuo tirpalo pH.

30

Ivados: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

Metal sveikos su rgtimis dujiniai produktai Rgtys Metalai Ca Mg Al Mn Zn Cr HCl H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2SO4 Praskiesta Koncentruota H2 H2S* H2 H2* H2 H2 H2 H2S* H2S* H2S* H2S SO2 Labai praskiesta NH3 NH3 NH3* NH3 NH3 NH3* NH3 NH3 HNO3 Praskiesta N2O N2O N2O N2O NO NO* NO NO NO NO NO NO Konentruota NO* NO* NO* NO* NO2 NO2* NO2* NO2* NO2* NO2* NO2 NO2

Fe H2 H2 SO2* Ni H2 H2 SO2* Sn H2 H2 SO2 Pb H2* H2* SO2 Cu SO2 Ag SO2 * reakcija vyksta labai silpnai arba tam tikromis slygomis

31

Laboratorinis darbas Nr. 7ELEKTROLIZ: GALVANINS DANGOS GAVIMAS Oksidacijos-redukcijos procesai, vykstantys elektrolit tirpaluose arba lydaluose, leidiant per juos pastovi elektros srov, vadinami elektrolize. Elektrolizs metu elektros energija yra paveriama chemine energija. Elektroliz vykdoma specialioje vonioje, vadinamoje elektrolizeriu. Elektrodas, prie kurio vyksta redukcija, vadinamas katodu (neigiamas elektrodas), o elektrodas, kuris oksiduojasi (tirpsta) arba prie jo oksiduojasi molekuls ar jonai anodu (teigiamas elektrodas). Anodai gali bti tirps ir netirps (inertiniai). Netirpus anodas (anglies, platinos, grafito) yra tik elektron neiklis ir elektrolizs metu nekinta. Elektroliz plaiai taikoma metalurgijos pramonje metalams gauti bei gryninti (rafinuoti). Taip pat elektrolizs bdu gaunami ir nemetalai (pvz. Cl2, H2, O2) bei kitos chemins mediagos (pvz. NaOH). Elektroliz taikoma ir vairioms antikorozinms ar dekoratyvinms metalo dangoms gauti (galvanostegija) bei gaminant reljefini paviri metalines kopijas (galvanoplastika). Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. psl. 37-40. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 105-110. Atsiskaitymui: inoti elektrolizs proceso teorinius pagrindus; mokti urayti lydal bei vandenini tirpal elektrolizs metu vykstanius anodinius ir katodinius procesus. Darbo tikslas: metalo paviriuje gauti galvanin (vario arba cinko) dang, vykdant elektroliz su tirpiu anodu. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai pritaikyti elektrolizs procesus galvanostegijoje, parinkti optimalias elektrolizs slygas, nustatyti galvanins dangos stor, vertinti elektrolizs proces efektyvum. Bus pagilintos inios apie vairi drusk vandeniuose tirpaluose bei lydaluose vykstanius elektrolizs procesus ir j ypatumus, naudojam elektrolit bei elektrod sudt ir savybes, faktorius takojanius galvanins dangos stor bei kokyb. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi IF studij program studentams tolimesnse studijose bei profesinje veikloje. Bandymas:

Galvaninis padengimas nikeliu arba variu1. Imatuokite ir apskaiiuokite dengiamos metalins ploktels (katodo) paviriaus plot (S) cm2 ir dm2(pagal tai, kiek ji bus apsemta elektrolito tirpalo): S = ......... (cm2) = ......... (dm2) 2. Apskaiiuokite reikaling elektros srovs stipr (I) amperais pagal i formul: I = ik S = ...................... = ......... (A) ia: ik elektros srovs tankis A/dm2 (nikeliavimo atveju ik = 1 A/dm2; variavimo atveju ik = 0,5-1,25 A/dm2); S ploktels dengiamo paviriaus plotas dm2.

3. Saus ploktel gerai nuvalykite vitriniu popieriumi (imkite tik u briaun!) ir pasverkite analitinmissvarstyklmis 0,001 g tikslumu (duomenys uraomi lentel): m1 = ......... (g)

32

4. Paruokite ploktel padengti: trumpam merkite stiklin su armo tirpalu, nuplaukite vandeniu ir vltrumpam merkite druskos rgties tirpal. Po to ploktel nuplaukite paprastu ir distiliuotu vandeniu. Jei ant ploktels laikosi vandens laai, vadinasi riebalai paalinti blogai ir visas operacijas reikia pakartoti.

5. Paruot katod (imkite tik u briaun!) kabinkite elektrolizs vonel. Nurodyto elektrolito pilkite tiek,kad jis tiksliai apsemt imatuot ploktels paviriaus plot. 6. Sujunkite aparatr pagal schem (1 pav.). Dstytojui patikrinus, pasiymkite laik ir junkite srov. Reikiam srovs stipr nustatykite prietaiso rankenle, sekdami ampermetro rodmenis.

1 pav. Elektrolizs schema 1 srovs lygintuvas; 2 ampermetras; 3 elektrolizs vonel; 4 dengiamoji ploktel (katodas); 5 tirpus anodas (Ni arba Cu)

7. Po 30 min srov ijunkite. Ploktel iimkite i vonios, nuplaukite distiliuotu vandeniu ir, idiovin110-120o C temperatroje, pasverkite (duomenys uraomi lentel): m2 = ......... (g)

8. Pagal padengtos ir nepadengtos ploktels svori skirtum apskaiiuokite ant katodo nusdusio nikelioarba vario faktin mas (mf). mf = m2 m1 = ......... (g)

9.

Teorin nusodinto metalo kiek (mt) gramais apskaiiuokite pagal lygt (I Faradjaus dsnis): mt = ia EQ = 96500_____________

=

......... (g)

E nusdusio metalo elektrocheminis ekvivalentas; Q pratekjusios pro tirpal elektros srovs kiekis, C.

Dyd Q (kulonais, C) apskaiiuokite pagal i formul: Q= I t = ia I elektros srovs stipris, A; t padengimo laikas, s. .................... = ......... (C)

10.

I faktins ir teorins masi santykio raskite dangos ieig pagal srov:

=

mf 100 (%) = mt

________

. 100 (%) =

......... (%)

33

11.

Metalo dangos stor (d) centimetrais apskaiiuokite taip: d= V = S_______

=

......... (cm)

kur

V=

mf =

_______

=

......... (cm)

ia

V metalo dangos tris cm3; S metalo dangos plotas cm2; mf metalo dangos faktin mas g; - metalo tankis ( Ni 8,8 g/cm3,

Cu

8,9 g/cm3).

12.

Apskaiiuot dangos stor paverskite mikrometrais (1 m = 10-6 m). Duomenis suraykite lentel: Ploktels mas, g Nepadengtos Padengtos m2 m1 Nusodinto metalo mas, g Faktin Teorin mf mt Metalo ieiga , % Dangos storis d, m

Ivados: Paraykite nikeliavimo arba variavimo proces elektrochemines lygtis bei darbo ivadas: Katodinis procesas: - (K) ...................................................................................................................................................... Anodinis procesas: + (A) ......................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

34

Laboratorinis darbas Nr. 8METAL KOROZIJA Metal korozija tai savaiminis metal irimas dl aplinkos cheminio ar elektrocheminio poveikio. Skirstoma chemin (vyksta metalams sveikaujant su sausomis dujomis, oru arba nelaidiais elektrai skysiais) ir elektrochemin korozij (metal irimas elektrai laidioje aplinkoje). Elektrochemin korozija skirstoma atmosferos, gruntin, vandenin (jrin), biologin, elektrokorozij. Kai kurie metal apsaugos nuo korozijos bdai. Metalins dangos. Plien padengus ne tokiais aktyviais kaip geleis metalais (nikeliu, variu), gauta danga vadinama katodine. i danga neapsaugo plieno nuo korozijos, nes, j paeidus, susidaro korozins galvanins poros, kuriose katodu esti dengiantysis metalas, o anodas geleis, kuri ir tirpsta (koroduoja). Padengus gele aktyvesniu metalu (manganu, cinku, aliuminiu), gaunama anodin danga. Paeidus toki dang, anodu tampa dengiantysis metalas, kuris, pats tirpdamas (koroduodamas), apsaugo gele nuo korozijos. Nemetalins dangos. Jos bna: neorganins (emalins, keramins, cementins), organins (lakai, daai, dervos, gumos, tepalai). Chemins dangos. Gaunamos metalo paviriuje sudarius metal oksid, fosfat ar kit netirpi jungini plveles). Mediagos, kurios spartina korozij, vadinamos aktyvatoriais (depasyvatoriais). Tai Cl-, Br-, J-, F- jonai, kurie adsorbuojasi metalo paviriuje, ardo apsaugin plvel, maina metalo potencial. Literatra: Bendroji chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2008. p. 42-44. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 175-184. Atsiskaitymui: inoti korozijos proceso teorinius pagrindus; mokti urayti elektrochemins korozijos metu vykstanius anodinius ir katodinius procesus. Darbo tikslas: Nustatyti ir apskaiiuoti plieno korozijos greit; susipainti su anodinemis, katodinmis ir cheminmis apsauginmis dangomis, korozijos proceso aktyvatoriais. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai nustatyti ir apskaiiuoti plieno korozijos greit; vertinti anodini ir katodini apsaugini dang efektyvum, korozijos aktyvatori bei pasyvatori tak korozijos procesui. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi IF, HT, VAIV studij program studentams tolimesnse studijose ir praktinje veikloje. 1 bandymas (eksperimentas):

Plieno korozijos greiio nustatymasPaimkite 6 9 cm dydio plieno ploktel ir pamerkite kolbut su 20% sieros rgties tirpalu, Pus valandos stebkite, kaip skiriasi vandenilis. Kas 5 minuts pasiymkite jo tr biuretje. Duomenis suraykite lentel: Vandenilio tris V ml po min. 15 20 25

5

10

30

60

Pagal gautus duomenis nubrkite kreiv: x ayje ymimas laikas, y ayje isiskyrusio vandenilio tris.

35

H2, ml

t, min Apskaiiuokite korozijos greit g/(m2 h) (itirpusio metalo kiekis g, tenkantis metalo paviriaus 1 m2, per valand). Skaiiavimai: nustatydami korozijos greit, per valand standartinmis slygomis (s.s.) isiskyrusio vandenilio tr V0 prilyginkite eksperimentikai gautam po valandos isiskyrusio vandenilio triui: V0 = V60. Pagal reakcijos lygt Fe + H2SO4 Fe SO4 + H2 Apskaiiuokite itirpusios nuo tiriamosios ploktels paviriaus ploto geleies kiek per valand: 56g - 22,4 l H2 (s.s.) x g - V0 l ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .. .................................................................................................................................................................................. xFe = ............g Apskaiiuokite korodavusios plieno ploktels plot. Kadangi korodavo abi ploktels puss, taigi korodavusios plienins ploktels plotas yra 2 6 9 = .......... cm2 = ................m2 Apskaiiuokite plieno korozijos greit g/m2 h: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... Plieno korozijos greitis .......................... g/m2 h .

2 bandymas (eksperimentas):

Cinkuoto ir alavuoto plieno korozijos nustatymas

36

stiklinait pilkite 30 ml distiliuoto vandens, lainkite 2 laus sieros rgties tirpalo (1:1) ir 2 laus kalio heksaciano ferato (III) K3[Fe(CN)6] 4% konc. tirpalo. Gaut tirpal padalinkite du mgintuvlius. vien mgintuvl meskite cinkuotos skardos, o kit alavuotos. Jei geleis sieros rgtyje tirpsta, pasigamins dvivalents geleies jonas reaguoja su kalio heksacianoferatu ir susidaro mlynos spalvos netirpus junginys Fe3[Fe(CN)6]2.

a) cinkuota skarda. Kadangi danga neitisin, susidaro korozinis galvaninis elementas Zn/H2SO4/Fe.Randame geleies ir cinko elekrodinius potencialus pagal pateikt lentel: vairiuose tirpaluose esani metal potencialai ,V [Me ]= l mol/1n+

Elektrodas Mn /Mn Zn2+/Zn Fe2+/Fe Ni2+/Ni Sn2+/Sn 2H+/H2 Cu2+/Cu2+

Stacionars potencialai (tirpalas neturi elektrodo metalo jon) Neutralus ( , V) 1,00 0,88 0,42 0,01 0,21 +0,06 Rgtus ( , V) -0,88 0,84 0,32 0,03 0,25 +0,15 arminis ( , V) 0,72 1,13 0,10 -0,04 0,84 +0,03

1,18 0,76 0,44 0,25 0,14 0,00 +0,34

Zn = ..V, Fe = V. Cinko danga bus................................ nes .. u geleies potencial. Vyks ios reakcijos: .............................................................ant anodo paviriaus .............................................................ant katodo paviriaus K3[Fe(CN)6] tirpalo spalva nepakito. Tai rodo, kad jame nra..........jon. Ivada: Tirpsta aktyvesnis korozins poros komponentas, tai yra ....... rgiame tirpale cinko elektrodinis potencialas

b) alavuota

skarda. Veikiant Fe/H2SO4/Sn koroziniam galvaniniam elementui, anodu bus .................................., nes rgiame tirpale alavo elektrodinis potencialas ................................ u geleies potencial: Fe = .......V, Sn = ........V. Vyks ios reakcijos: .......................................................................ant anodo paviriaus .......................................................................ant katodo paviriaus

K3[Fe(CN)6] tirpalas nusida mlyna spalva. Tai rodo, kad jame yra ....... jon. Ivada:

37

Tirpsta aktyvesnis korozins poros komponentas, tai yra ..... 3 bandymas (eksperimentas):

Metal pasyvinimas mgintuvl pilkite 2-3 ml druskos rgties (1:2) tirpalo ir meskite aliuminio ploktel. Kai prads skirtis vandenilis, ploktel iimkite, nuplaukite vandeniu ir meskite mgintuvl su 2 ml 10 % konc. kalio dichromato tirpalo. Ploktel palaikykite 6-8 minutes, nuplaukite vandeniu ir meskite mgintuvl su 2-3 ml konc. druskos rgties. Paaikinkite, kodl aliuminio ploktel druskos rgtyje netirpsta? ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... 4 bandymas (eksperimentas):

Korozijos aktyvatoriaus vaidmens nustatymaspilkite vien mgintuvl 4% vario sulfato, o antr 4% vario chlorido tirpalo. abu mgintuvlius meskite po aliuminio gaball. Paaikinkite, kodl vario sulfato tirpale aliuminis netirpsta, o vario chlorido tirpale tirpsta. ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

38

Laboratorinis darbas Nr. 9KOKYBIN ANALIZ: KATIJON - ANIJON MIINIO KOKYBIN ANALIZ Analizin chemija nagrinja mediag kokybins ir kiekybins sudties nustatymo metodus. Kokybin analiz naudojama nustatyti, kokie cheminiai elementai ar jonai yra tiriamoje mediagoje. Tam taikomi fizikiniai, fizikiniai-cheminiai ir cheminiai analizs metodai. Naudojant cheminius kokybins analizs metodus, tiriamoji mediaga yra itirpinama ir joje esantys katijonai ir anijonai nustatomi paruotame tirpale. Naudojami specials reagentai, kurie su atitinkamais jonais sudaro spalvotus junginius, nuosdas, kvapias mediagas, dujas ir pan. Reagent ir jon sveikos reakcijos vadinamos kokybinmis reakcijomis. Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. psl. 47-51. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V, 1991. p. 105-110. Atsiskaitymui: inoti katijon bei anijon atpainimo reagentus ir atpainimo poymius, mokti parayti reakcijos lygtis. Darbo tikslas: imokti nustatyti, kokie jonai yra tiriamoje mediagoje. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai kokybikai nustatyti, kokiais cheminiais elementais ar jonais yra utertas neinomos kilms skystis ar dirvoemis. Bus pagilintos inios apie kokybinje analizje taikomus fizikinius, fizikinius-cheminius ir cheminius analizs metodus, kokybinje analizje naudojam reagent paskirt. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi MEF studij program studentams tolimesnse studijose bei profesinje veikloje. Bandymai:

1. Katijon NH4+, Na+, K+, Ca2+, Cu2+, Fe2+, Fe3+ atpainimas1. NH4+ randamas vykstant reakcijai su armais ir atpastamas pagal atr isiskirianio amoniako kvap: ............ + ............ ............ + ............ + ............. Amonio chloridas + kalio armas kalio chloridas + amoniakas + vanduo Eiga: mgintuvlyje 1 ml tiriamojo tirpalo dedami 2 gabaliukai KOH, suplakama ir atsargiai pauostoma. Jei jauiamas atrus NH3 kvapas, tirpale yra NH4+ jon. 2. Na+ randamas vykstant reakcijai su kalio dekavanadatu - K6[V10O28] ir atpastamas pagal gelton kristalini nuosd susidarym: ............ + ............ ............ + ............. Natrio chloridas + kalio dekavanadatas tetrakaliodinatrio dekavanadatas + kalio chloridas Eiga: Trukdantys dvivaleni metal jonai sujungiami citratinius kompleksus. Mgintuvlyje keli laai tiriamojo tirpalo sumaiomi su tokiu pat triu kalio citrato tirpalo, po to lainamas reagentas K 6[V10O28]. Jei susidaro geltonos blizganios nuosdos, tirpale yra Na+ jon. 3. K+ randamas vykstant reakcijai su perchloro rgtimi - HClO4 ir atpastamas pagal balt kalio perchlorato nuosd susidarym: ............ + ............ ............ + ............. kalio chloridas + perchloro rgtis kalio perchloruotas + druskos rgtis

39

4. Ca2+ randamas vykstant reakcijai su kalio oksalatu K2C2O4 ir atpastamas pagal balt kalcio oksalato nuosd susidarym: ............ + ............ ............ + ............. kalcio chloridas + kalio oksalatas kalcio oksalatas + kalio chloridas Trukdantys dvivaleni metal jonai sujungiami citratinius kompleksus. Mgintuvlyje keli laai tiriamojo tirpalo sumaiomi su tokiu pat triu kalio citrato tirpalo, po to lainamas reagentas K2C2O4. Jei skystis pabla nuo susidariusi balt CaC2O4 nuosd, tirpale yra Ca2+ jon. 5. Cu2+ randamas vykstant reakcijai su amoniako NH3 tirpalu ir atpastamas pagal mlynos spalvos kompleksinio junginio susidarym: ............ + ............ ............ Vario sulfatas + amoniakas vario tetraamoniako sulfato kompleksas. 6. Fe2+ randamas vykstant reakcijai su kalio heksaciano feratu (III) K3[Fe(CN)6] ir atpastamas pagal mlynos spalvos nuosd susidarym: ............ + ............ ............ + ............. Geleies(II) sulfatas + kalio heksaciano feratas geleies(II) heksaciano feratas + kalio sulfatas. 7. Fe3+ randamas vykstant reakcijai su amonio tiocianatu NH4SCN ir atpastamas pagal raudonos spalvos kompleksinio junginio susidarym: ............ + ............ ............ + ............. Geleies (III) nitratas + amonio tiocianatas amonio geleies(III)heksa tiociano kompleksas + amonio nitratas.

2. Anijon CO32-, Cl-, SO42-, NO3-, PO43- atpainimasReakcij CO32-, Cl-, SO42- anijonams atpainti atlikimas Mgintuvlyje 1 ml tiriamojo tirpalo lainami 3-4 laai 6M HNO3 tirpalo. Jei la kritimo momentu gausiai skiriasi CO2 burbuliukai, tirpale yra CO32- anijon. is pargtintas tirpalas padalijamas dvi dalis. pirm mgintuvl lainamas laas AgNO3 tirpalo. Jei susidaro baltos AgCl nuosdos, tirpale yra Cl- anijon. antr mgintuvl pilama BaCl2 tirpalo. Jei susidaro balt BaSO4 nuosd, tirpale yra SO42- anijon. 1. CO32- randamas vykstant reakcijai su rgtimis ir atpastamas pagal anglies dioksido burbuliuk isiskyrim: ............ + ............ ............ + ............. + ............. Natrio karbonatas + azoto rgtis natrio nitratas + anglies dvideginis + vanduo 2. Cl- randamas vykstant reakcijai su sidabro nitratu susidarym: ir atpastamas pagal balt AgCl nuosd

............ + ............ ............ + ............. Kalcio chloridas + sidabro nitratas sidabro chloridas + kalcio nitratas. 3. SO42- randamas vykstant reakcijai su bario chloridu ir atpastamas pagal balt BaSO4 nuosd susidarym:

40

............ + ............ ............ + ............. Kalio sulfatas + bario chloridas bario sulfatas + kalio chloridas. 4. NO3- randamas vykstant reakcijai su difenilaminu ir atpastamas pagal tamsiai mlynos spalvos junginio susidarym. Reakcijos atlikimas. Mgintuvlyje 1 ml difenilamino tirpalo (difenilaminas itirpintas konc. H2SO4) lainamas vienas laas tiriamojo tirpalo. Jei skystis nusidao tamsiai mlyna spalva, tirpale yra NO3- anijon. 5. PO43- randamas vykstant reakcijai su amonio molibdatu (NH4)2MoO4 ir atpastamas pagal geltonos spalvos (NH4)3[PMo12O40] nuosd susidarym. Reakcijos atlikimas. Mgintuvlyje 1 ml (NH4)2MoO4 tirpalo lainami 1 - 2 laai 6M HNO 3 tirpalo ir maioma, kad susidariusios baltos nuosdos visikai itirpt. Po to tirpal lainami 2-3 laai tiriamojo tirpalo. Jei susidaro rykiai geltonos nuosdos, tirpale yra PO43- anijon. Ivados: Tirpale rasta......................................katijon Rasta....................................... anijon Tiriamasis tirpalas gautas itirpinus distiliuotame vandenyje ias ..................................................................................................................................druskas.

Dstytojo paraas:

Data:

41

Laboratorinis darbas Nr. 10KIEKYBIN ANALIZ: BENDROJO VANDENS KIETUMO NUSTATYMAS Kietum vandeniui suteikia jame esantys kalcio (Ca) ir magnio (Mg) katijonai. Kietumas ireikiamas Ca ir Mg jon ar j drusk milimoli skaiiumi viename litre vandens (mmol/l). Kietumas skirstomas : Karbonatin (laikinj) kietum - KL J sudaro kalcio ir magnio vandenilio karbonatai - Ca(HCO3)2 ir Mg(HCO3)2; Nekarbonatin (pastovj) kietum - KP J sudaro kalcio ir magnio sulfatai ir chloridai CaSO4, Mg SO4, CaCl2, MgCl2. Bendrj kietum - KB J sudaro karbonatinis ir nekarbonatinis kietumas: KB = KL + KP Vanduo skirstomas : labai minkt KB minkt KB vidutinio kietumo KB kiet KB labai kiet KB < 0,75 mmol/l 0,75-2 mmol/l 2-4 mmol/l 4-6 mmol/l > 6 mmol/l

Kalcio ir magnio druskos kenkia katilini ir kitiems pramons rengimams, nes sudaro nuosdas vamzdynuose, todl jis yra minktinamas. Vandens minktinimas dalinis ar visikas kalcio ir magnio jon paalinimas i vandens. Daniausiai vanduo minktinamas cheminiais metodais, kurie skirstomi nusodinimo ir jon main metodus. Karbonatin vandens kietum galima paalinti virinant, veikiant gesintomis kalkmis (Ca(OH)2). Nekarbonatiniam vandens kietumui paalinti naudojama soda (Na2CO3) arba natrio fosfatas (Na3PO4). iuo metu vandeniui minktinti plaiai naudojamas jon main metodas. Tam yra naudojami aliumosilikatai arba sintetiniai jonitai. Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. p. 51-54. Bendroji chemija. (Buineviien G. ir kt.) V., 1991. p. 348-353. Atsiskaitymui: inoti, kas sudaro vandens kietum, kaip jis nustatomas ir alinamas, kaip pagal kietum klasifikuojamas vanduo, mokti apskaiiuoti vandens kietum ir kietumui alinti reikaling mediag kiek. Darbo tikslas: nustatyti bendrj vandens kietum kompleksonometriniu metodu. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai nustatyti vandens kietum chemins analizs metodu, pagal gautus rezultatus vertinti vandens kokyb ir jo tinkamum naudoti atitinkamuose technologiniuose procesuose, parinkti optimalius vandens minktinimo bdus. Bandymas (eksperimentas): Metodo esm. Kalcio ir magnio jon koncentracija nustatoma titruojant mgin natrio etilendiamintetraacetato (EDTA, trilono B) tirpalu arminje terpje (pH=10), naudojant indikatori eriochromo T juodj. Pastarasis su vandenyje esaniais kalcio, po to su magnio jonais sudaro kompleksin vyninsvioletins spalvos jungin. Titruojant EDTA reaguoja su kalcio ir magnio jonais, sudarydamas kompleksinius junginius ir istumdamas indikatori i jo kompleksinio junginio su iais jonais. Laisvas indikatorius yra mlynos spalvos, todl ekvivalentiniame take, kai visi Ca 2+ ir Mg2+ jonai sujungti su EDTA, tirpalas nusidao mlynai. Reagentai: EDTA 0,01 mol/l tirpalas, buferinis tirpalas, indikatorius eriochromo T juodasis.

42

Mginio analiz kgin kolb pilkite 20 ml tiriamo vandens ir 50 ml distiliuoto vandens. mgin pilkite 5 ml buferinio tirpalo ir berkite 10-15 mg indikatoriaus, kad tirpalas gaut vynin-violetin spalv. Titruokite 0,01 mol/l EDTA tirpalu, kol tirpalas gaus ryki mlyn spalv. Tiriamj vanden analizuokite du kartus, rezultatu imkite dviej titravim vidurk (vvid). Bendrj vandens kietum apskaiiuokite pagal formul:

KB =ia

vvid . c M 1000 , mmol/l V

KB - bendras vandens kietumas mmol/l; vvid. - mginio titravimui suvartotas EDTA tirpalo tris (dviej bandym vidurkis) ml; cM - EDTA tirpalo molin koncentracija (0,01 mol/l); V- analizei paimtas tiriamojo vandens tris ml. Rezultatai:

Tirpalas ekvivalentiniame take keit spalv i ........................................................................... Mginio titravimui sunaudotas EDTA tirpalo tris v1 = ..................ml v2 = ..................ml vvid. = ................ml

KB =

=

mmol/l

Analizs rezultatai 0,00-10,0 mol/l kietumo intervale pateikiami deimtj tikslumu, o kietumo reikms didesns kaip 10,0 mmol/l - sveikaisiais skaiiais. Ivada: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

43

Laboratorinis darbas Nr.11VANDENS ANALIZ: JONOMETRIN ANALIZ, pH-NUSTATYMAS (fizini vandens savybi, nitrat koncentracijos nustatymas) Fizins vandens savybs yra temperatra, skonis, kvapas, skaidrumas, spalva, spalvos intensyvumas, skendini, itirpusi mediag kiekis vandenyje, pH. Skaidrumas. Vandens skaidrum lemia jo spalva ir drumzls, t.y. jame esanios skendinios organins ir mineralins mediagos. Matuojamas Sneleno cilindrais, o j neturint, 2,5 cm skersmens ir 30 cm aukio plokiadugniais graduotais cilindrais. Spalva. Gamtinio vandens spalv lemia jame esanios humusins mediagos ir trivalents geleies junginiai. Jos nudao vanden vairiais geltonos-rudos spalvos atspalviais. Nuotek spalva gali bti labai vairi. Ji priklauso nuo jose vyraujani mediag ir technologini proces, kuriuose nuotekos susidaro. Spalva nustatoma vizualiai arba lyginant su etalonais. Vandens pH. pH dydis ir jo kitimas turi takos daugeliui vandenyje vykstani proces. Nuo vandens terps (rgtin ar armin) priklauso vandenyje vykstani biologini ir biochemini proces greitis, chemini element migracijos formos, vandens agresyvumas metalo konstrukcijoms, betonui. pH matuojamas potenciometriniu metodu, naudojant stiklo elektrod. is metodas pagrstas elektrovaros jgos matavimu elektrodinje grandinje, kuri sudaryta i dviej elektrod: lyginamojo, kurio potencialas (E1) yra pastovus, ir stiklo elektrodo, kurio potencialas (E2) priklauso nuo H+ koncentracijos tirpale. Pamerkus elektrodus tiriam tirpal imatuojama elektrovaros jga, kuri lygi i potencial skirtumui: E = E 2 E1. Prietaiso skal graduojama pH vienetais, o prietaisas vadinamas pH-metru. Kaip juo naudotis, nurodyta instrukcijoje, taiau yra bendra taisykl, kurios reikia laikytis dirbant su bet kokios konstrukcijos prietaisu: prie pradedant matuoti pH, prietais reikia kalibruoti pagal standartinius tirpalus, kuri pH yra pastovus, t.y. pagal buferinius tirpalus. pH reikm priklauso nuo temperatros. Temperatros takai reguliuoti pH metre yra montuojamas temperatr kompensuojantis elektrodas. Azoto junginiai vandenyje. Azotas vandenyje gali bti organini ir neorganini jungini sudtyje. Biologikai svarbiausi yra neorganiniai azoto junginiai: amonio druskos, nitratai ir nitritai. Jie tarpusavyje glaudiai susij ir, esant tam tikroms slygoms, gali virsti vieni kitais: NH4+ NO2- NO3Nitratai ir nitritai pavojingi mogui. J kiekiai turi neviryti Lietuvos higienos normoje nurodyt ribini veri. Paprasiausias nitrat koncentracijos nustatymo vandenyje metodas jonometrinis. Nitratams nustatyti sudaroma elektrodin grandin i jautraus nitrato jonui elektrodo, kurio potencialas proporcingas nitrat jon koncentracijai tirpale ir lyginamojo, kurio potencialas pastovus. ios matavimo grandins EVJ lygi elektrod potencial skirtumui: E = ENO3 - Elyg.. Prietaisas kalibruojamas naudojant standartinius nitrat tirpalus. Literatra: Vandens bkls kontrols laboratoriniai darbai II dalis. (Rutkovien V., Grauleviien V., esonien L.) LU. Akademija, LU Leidybos centras, 2006. p. 67. Atsiskaitymui: inoti vandens fizinius ir toksinius kokybs rodiklius, j nustatymo metodus. Darbo tikslas: nustatyti pateikto vandens pavyzdio skaidrum, spalv, spalvos intensyvum, pH, nitrat koncentracij jame. Palyginti gautus rezultatus su Lietuvos higienos norma HN 24:2003 Geriamojo vandens saugos ir kokybs reikalavimai nurodytomis ribinmis vertmis. Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai nustatyti vandens bei nuotek fizines savybes (spalv, spalvos intensyvum, skaidrum), pH ir nitrat koncentracij vandenyje. Studentai susipains su pH, nitrat koncentracijos nustatymo metodais. gytos inios ir praktiniai gebjimai bus reikalingi VAIV ir HT studij program studentams kit dalyk (dirvotyros, ekologijos, hidrologijos) tolimesnse studijose ir praktinje veikloje. 1 bandymas (eksperimentas):

44

Skaidrumo nustatymasNustatant vandens skaidrum matuojamas vandens stulpo auktis, pro kur irint i viraus aikiai matyti standartinio dydio raids. Suplaktas tiriamasis vanduo supilamas 2,5 cm skersmens, 30 cm aukio cilindr. 2 cm atstumu nuo cilindro dugno padedamas standartinis riftas su 3,5 mm aukio raidmis ir, irint i viraus, pro vandens sluoksn bandoma perskaityti raides. Jei jos neskaitomos, vanduo i cilindro nuleidiamas (nusiurbiamas pipete) tiek, kad raides bt galima aikiai irti. Liniuote imatuojamas vandens stulpo auktis centimetrais. Nustatymas pakartojamas ir galutinis rezultatas pateikiamas kaip dviej matavim vidurkis. 2 bandymas (eksperimentas):

Spalvos, spalvos intensyvumo nustatymasTiriamo vandens spalvos intensyvumas nustatomas lyginant j su standartine skale tirpal, pagamint i kalio bichromato ir kobalto sulfato tirpal miinio. Spalvos intensyvumas nusakomas laipsniais. bespalvio stiklo 2,5 cm skersmens cilindr pilama 50 ml tiriamo vandens ir, irint i viraus, tiriamo vandens spalva lyginama su paruota etalonine skale. Lyginti reikia baltame fone. Rezultatas ireikiamas laipsniais. Objektyviai vertinti nuotek spalv sunku, todl spalva danai nustatoma vizualiai, pvz., alsva, pilka, rausva ir t.t. 3 bandymas (eksperimentas):

pH nustatymasPagal pateikt pH - metro naudojimo instrukcij atliekamas prietaiso kalibravimas dviem buferiniais tirpalais. Tiriamojo vandens pH matuojamas taip, kaip ir buferini tirpal. Po kiekvieno matavimo elektrodai nuplaunami distiliuotu vandeniu ir nusausinami filtriniu popieriumi. Rezultatai pateikiami deimtj pH vieneto dali tikslumu. 4 bandymas (eksperimentas):

Nitrat koncentracijos nustatymasPagal NO3 - jon matuoklio naudojimo instrukcij atliekamas prietaiso kalibravimas. Tiriamojo vandens analiz: 100 ml talpos stiklinait pilama 50 ml tiriamo vandens, 2,5 ml kondicionuojanio tirpalo ir imatuojama nitrat koncentracija. Po kiekvieno matavimo elektrodai nuplaunami distiliuotu vandeniu ir nusausinami filtriniu popieriumi. Rezultatai iki 10,0 mg/l pateikiami imtj miligramo dali, o vir 10 mg/l deimtj miligramo dali tikslumu. Darbo rezultatai ir ivados: Vandens: skaidrumas................................................................................................................................................................... Spalva.......................................................................................................................................................................... spalvos intensyvumas.................................................................................................................................................. pH................................................................................................................................................................................ Nitrat koncentracija................................................................................................................................................... Dstytojo paraas: Data:

Laboratorinis darbas Nr.12

45

RIAMJ STATYBINI MEDIAG ANALIZ Visos riamosios mediagos skirstomos neorganines (cementai, kalks, gipsas ir kt.) ir organines (bitumas, dervos, klijai). Neorganins riamosios mediagos skirstomos: 1) pagal kietjimo greit: a) greitai kietjanias (gipsas, aliuminatinis cementas ir kt.); b) ltai kietjanias (portlandcementas, kalks, anhidritas ir kt.); 2) pagal sveik su vandeniu: a) orins riamosios mediagos (orins kalks, gipsas, anhidritas ir kt.), kuri kietjimo produktai patvars tik ore, o vandenyje savo patvarum praranda; b) hidraulins riamosios mediagos (portlandcementas, aliuminatinis cementas ir kt.), kurios gali kietti ore ir vandenyje. Kalks. Kalks gaunamos deginant karbonatines kalcio ir magnio kaln uolienas, kuri sudtyje yra CaCO3, MgCO3 (klintys, kreida, dolomitai) bei molio mineral. Degimo metu vyksta terminis kalcio karbonato skilimas ir gaunamos degtos kalks (CaO). Kalks, kuriose yra 90-95 % laisv CaO ir MgO oksid vadinamos orinmis kalkmis. Kai laisv CaO ir MgO oksid kalkse bna 20-30%, gaunamos hidraulins kalks. Orins kalks gesinamos, t.y. veikiamos vandeniu ir gaunamos gesintos kalks (Ca(OH)2). Statyboje daniausiai i kalki ir smlio ruoiami statybiniai skiediniai. Orins kalks kietja dl kalcio hidroksido sveikos su ore esaniu CO2 ir i dalies dl mediagos persikristalinimo: Ca(OH)2 + CO2 + H2O CaCO3 + 2H2O. Gipsins rianiosios mediagos. Pagrindins gipsins riamosios mediagos yra statybinis gipsas CaSO4 5H2O ir anhidritas CaSO4. Statybinis gipsas orin riamoji mediaga, kuri greitai kietja ore. Jo kietjimas aikinamas hidratacijos reakcija: CaSO4 0,5H2O + 1,5H2O CaSO4 2H2O gamtinis gipsas Anhidritas CaSO4 ltai kietjanti statybin mediaga. Jis kietja tik dalyvaujant sulfatiniams arba arminiams katalizatoriams (Na2SO4, NaHSO4, K2SO4 ar kalks, lakai ir kt.). Portlandcementas. Silikatinis arba portlandcementas ltai kietjanti hidraulin riamoji mediaga. Jis gaunamas deginant 75% klini ir 25% molio miin 1500 C temperatroje. Taip gaunamas cemento klinkeris. Pagrindiniai portlandcemento klinkerio mineralai yra kalcio silikatai. Sveikaujant cemento klinkerio mineralams su vandeniu, susiformuoja cemento akmuo, kurio pagrindins sudedamosios dalys yra kalcio hidroksidas, kalcio hidrosilikatai, hidroaliuminatai ir hidroferitai. Trys paskutins mediagos vandenyje netirpsta. Jos pereina i koloidins kristalin bkl, sudarydamos tvirt akmen. Aliuminatinis cementas. Aliuminatinis cementas greitai kalkjanti hidraulin riamoji mediaga. Jis gaunamas deginant klini ir boksito miin 1600 C temperatroje. Susidars klinkeris malamas ir naudojamas kaip riamoji mediaga. Aliuminatinio cemento klinker sudaro kalcio aliuminatai. Aliuminatinis cementas atsparesnis u portlandcement vandeniui ir rgtims, taiau jis neatsparus armams, todl jo negalima maiyti su portlandcementu, kalkmis ir naudoti arminje aplinkoje. Literatra: Chemija ir chemin analiz. Mokomoji knyga. // Akademija, 2009. p. 65-67. Bendroji chemija. (Petroeviit O.) Kaunas, 2000. p. 155-160. Riamj mediag chemin technologija. Vadovlis. (Martuseviius M., Kaminskas R., Mituzas J.A.) K. Technologija, 2002. p. 206. Atsiskaitymui: inoti riamj mediag klasifikacij, sudt, mokti parayti riamj mediag gavimo ir kietjimo reakcijos lygtis. Darbo tikslas: nustatyti geleies oksido kiek portlandcemente ir aktyvij kalcio ir magnio oksid kiek kalkse.

46

Atlikus darb, bus gyti praktiniai gebjimai chemins analizs metodais vertinti riamj mediag kokyb, suformuoti gebjimai suprasti procesus vykstanius riamj mediag gavimo ir kietjimo metu, parinkti ir naudoti atitinkamas riamsias mediagas praktinje veikloje. 1 Bandymas (eksperimentas):

Fe2O3 kiekio nustatymas portlandcementeCheminje stiklinje pasverkite 1 g cemento ir maiant stikline lazdele pilkite 25 ml distiliuoto vandens bei 5 ml koncentruotos HCl. Miin kaitinkite iki virimo, bet neuvirinkite. Tirpal nufiltruokite 250 ml talpos matavimo kolbut, nuosdas ant filtro perplaukite distiliuotu vandeniu, o filtrat surinkite t pai matavimo kolbut. Tirpal praskieskite iki brknio ir sumaiykite. Pipete pamatuokite 50 ml tirpalo, supilkite kgin kolbut, berkite 1 g kalio jodido, pilkite 80 ml distiliuoto vandens, ukimkite kamiu, suplakite ir kelias minutes palaikykite tamsoje. Trivalent geleis redukuojasi, o HI oksiduojasi isiskiria laisvas jodas: KI + HCl HI + KCl, 2FeCl3 + 2 HI 2 FeCl2 + 2HCl + I2. kgin kolbut pilkite 5 ml 0,5 % krakmolo tirpalo ir isiskyrus jod titruokite 0,02 M Na2S2O3 tirpalu tol, kol inyks mlyna tirpalo spalva. Bandym su nauju mginiu pakartokite. Rezultatu imkite dviej titravim vidurk (vvid.), Fe2O3 kiek (%) apskaiiuokite pagal formul:

Fe2 O3 =ia

5 v vid . c M 0,16 100% , m

vvid titravimui sunaudoto Na2S2O3 tirpalo tris (vidurkis gautas i dviej bandym), ml; cM - Na2S2O3 tirpalo molin koncentracija, mol/l; m tyrimui paimto cemento mas, g. Rezultatai

Tirpalas ekvivalentiniame take keit spalv i ........................................................................... Mginio titravimui sunaudotas Na2S2O3 tirpalo tris v1 = ..................ml v2 = ..................ml vvid. = ..................ml

Fe2O3 kiekis portlandcemente (%) =Ivados:

=

%

..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... 2 Bandymas (eksperimentas):

47

Aktyvij CaO ir MgO kiekio kalkse nustatymasPorcelianiniame grstuvlyje sutrinkite 4-5 g kalki (trinama 5 min.). Pasverkite 1 g sutrint negesint kalki ir suberkite 250 ml talpos kgin kolbut, upilkite 150 ml distiliuoto vandens ir meskite 15-20 stiklini irneli. Kolbut udenkite piltuvliu ir ildykite, kol uvirs tirpalas. Po to atauinkite, vidines sieneles bei piltuvl apiplaukite distiliuotu vandeniu ir paildyt tirpal lainkite 2-3 laus fenolftaleino. Tirpal titruokite 1 M druskos rgtimi (HCl), kol raudona spalva inyks ir neatsiras po 5 minui. Aktyvij CaO ir MgO kiek (%) negesintose kalkse apskaiiuokite pagal formul:

X =ia

2,80 c M vvid . , m

cM druskos rgties molin koncentracija, mol/l; vvid. titravimui sunaudotas druskos rgties kiekis (vidurkis gautas i dviej bandym) ml; m analizei paimt kalki mas, g. Rezultatai

Tirpalas ekvivalentiniame take keit spalv i ........................................................................... Mginio titravimui sunaudotas HCl tirpalo tris v1 = ..................ml v2 = ..................ml vvid. = ..................ml

Aktyvij CaO ir MgO kiekis kalkse(%) =

=

%

Ivados: ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

Dstytojo paraas:

Data:

48

Laboratorinis darbas Nr.13ALKOHOLI, FENOLI, ALDEHID, KETON, KARBOKSIRGI SAVYBS Alkoholiai yra angliavandenili dariniai, kuri molekulje yra viena arba kelios hidroksilo (-OH) grups. Vykstant cheminei sveikai, gali reaguoti alkoholio hidroksilo grups vandenilio atomas ar visa hidroksilo grup. Alkoholiai reaguoja su arminiais metalais (natriu, kaliu, liiu), dehidratuojant alkoholius gaunami eteriai, alkoholiai lengvai oksiduojasi (pirminiai alkoholiai oksiduojasi aldehidus, o antriniai ketonus). Daugiahidroksiliams alkoholiams bdingos rgtins savybs. Didjant OH grupi skaiiui, rgtins savybs stiprja, todl jie reaguoja ne tik su arminiais metalais, bet ir su metal hidroksidais, sudarydami alkoholiatus. Fenoliai yra aromatini angliavandenili dariniai, kuriuose hidroksilo grup sujungta su aromatinio iedo anglies atomu. Pagal OH grupi skaii fenoliai skirstomi monohidroksilius, dihidroksilius ir t.t.